conexões elétricas

Gerador elétrico

Gerador elétrico

O gerador elétrico é um elemento essencial em usinas nucleares. O objetivo das usinas nucleares é converter a energia nuclear das reações de fissão nuclear em energia elétrica. A função do gerador elétrico é converter a energia mecânica de uma que vem de uma turbina a vapor em eletricidade.

O que é um gerador elétrico?

Um gerador elétrico é uma máquina capaz de transformar algum tipo de energia, que pode ser energia química, mecânica ou luz, em energia elétrica. As fontes de energia mecânicas incluem turbinas a vapor, turbinas a gás, turbinas hidráulicas, motores de combustão interna e até mesmo manivelas.

Um gerador elétrico é qualquer dispositivo capaz de manter uma diferença de potencial elétrico (tensão) entre dois pontos, chamados polos ou terminais. Geradores elétricos são máquinas elétricas projetadas para transformar energia mecânica em energia elétrica.

Na geração de eletricidade, um gerador é um dispositivo que converte energia motriz (energia mecânica) em energia elétrica para uso em um circuito externo. O primeiro gerador eletromagnético, o disco de Faraday, foi inventado em 1831 pelo cientista britânico Michael Faraday. Os geradores fornecem quase toda a energia para as redes elétricas.

Operação de um gerador elétrico

O funcionamento de um gerador elétrico é semelhante ao de um motor elétrico funcionando em sentido inverso.

Essa transformação é obtida pela ação de um campo magnético nos condutores elétricos dispostos em bobinas em uma estrutura de chapa metálica. Se mecanicamente há um movimento relativo entre os condutores e o campo, uma força eletromotriz é gerada, como o físico Michael Faraday descobriu.

A conversão inversa de energia elétrica em energia mecânica é feita por um motor elétrico. Por essa razão, motores elétricos e geradores elétricos apresentam muitas semelhanças. Muitos motores elétricos podem ser acionados mecanicamente para gerar eletricidade e, muitas vezes, tornam os geradores manuais aceitáveis.

Modelando um gerador elétrico

Um gerador real pode ser modelado de duas maneiras diferentes:

  • Um gerador de tensão ideal com resistência em série.
  • Um gerador de corrente ideal com um resistor conectado em paralelo.

Gerador de tensão ideal

O gerador de tensão ideal é um modelo teórico. É um dipolo capaz de impor uma tensão constante, independentemente da carga conectada aos seus terminais. É também chamado de fonte de tensão.

Em um circuito aberto, a tensão que existe em seus terminais quando nenhuma corrente é fornecida é a tensão sem carga. Portanto, o gerador de tensão é um dipolo virtual cuja tensão em seus terminais é sempre igual à tensão sem carga, independentemente do valor da saída atual.

O gerador de tensão só pode ser um modelo teórico porque, devido a um curto-circuito, deve fornecer uma corrente infinita e, portanto, fornecer uma potência infinita que é inatingível.

Gerador de corrente ideal

Para o gerador de corrente ideal, a corrente produzida é constante, independentemente da tensão necessária e da carga que deve ser fornecida.

É também um modelo teórico porque a abertura de um circuito que compreende um gerador de corrente diferente de zero deve fornecer energia infinita.

Os geradores reais podem ser modelados simplesmente combinando um gerador de corrente ideal e um resistor conectado em paralelo. Esse modelo é chamado de modelo Norton.

Um dipolo indutivo é um gerador de corrente transitória que se opõe a qualquer variação na intensidade da corrente que flui através dele. Quando um circuito que compreende um dipolo indutivo atravessado por uma corrente diferente de zero é aberto, pode surgir uma alta tensão que pode gerar um arco elétrico no comutador.

Geração elétrica ideal

No estudo teórico de fenômenos e circuitos elétricos, os geradores são geralmente considerados ideais. Um gerador ideal pode produzir qualquer tensão e corrente sem qualquer limite e está livre de resistência interna. O valor da corrente ou tensão gerada é independente da carga aplicada.

Na realidade, não há geradores ideais, uma vez que qualquer dispositivo tem sua resistência interna intrínseca e é capaz de gerar tensão e corrente somente dentro de certos limites.

Um gerador de tensão real pode ser representado como um gerador de tensão ideal com resistência interna serializada, enquanto o gerador de corrente real pode ser representado como um gerador de corrente ideal em paralelo com a resistência interna.

Em teoria, se um circuito que compreende um gerador de corrente ideal é aberto, a tensão de saída deve aumentar até o infinito. No entanto, em geradores reais, existe um valor limite de tensão acima do qual a corrente entra em colapso para zero. Do ponto de vista teórico, na representação teórica do gerador real, a corrente de saída do gerador ideal é fechada na resistência interna.

Geradores elétricos e energia nuclear

Geradores elétricos são de vital importância em usinas nucleares.

Uma vez que a usina nuclear começou a girar a turbina, o gerador elétrico é responsável por converter a energia mecânica da turbina em energia elétrica.

Gerador termoelétrico radioisotópico

Um gerador termoelétrico radioisotópico é um simples gerador elétrico. Este tipo de gerador obtém a energia da energia liberada pelo decaimento radioativo de certos elementos.

Em um gerador termoelétrico, a energia térmica liberada pela desintegração de um material radioativo é convertida em eletricidade diretamente. Essa conversão deve-se ao uso de uma série de termopares, que convertem calor em energia elétrica graças ao efeito Seebeck no chamado Gerador Termelétrico de Calor (ou HTG em inglês).

Geradores termoelétricos pro radioisótopos podem ser considerados um tipo de bateria que pode fornecer eletricidade. Eles têm sido usados ​​em satélites, sondas espaciais não tripuladas e instalações remotas que não possuem nenhum outro tipo de fonte elétrica ou calor.

Os RTG são os dispositivos mais adequados em situações onde não há presença humana e são necessários poderes de várias centenas de watts por longos períodos de tempo, situações em que os geradores convencionais, como células de combustível ou baterias, não são economicamente viáveis ​​e onde As células fotovoltaicas não podem ser usadas para aproveitar a energia solar.

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Última revisão: 19 de março de 2017

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